DE4304458A1 - Vorrichtung zur Kühlung von heißem, körnigem Material - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kühlung von heißem, körnigem Material, vorzugsweise Zementklinker, das unmittelbar nach Austritt aus dem Brennaggregat zerkleinert wird.

Es ist bekannt, daß die Kühlung von einem aus einem Brennaggregat austretenden heißen, körnigen Material, wie beispielsweise Zementklinker, Kalk und dergleichen, von der Korngröße des zu kühlenden Materials abhängig ist. Um eine effektive Kühlung des Materials zu erreichen, werden Korngrößen unter 10 mm benötigt. Diese Korngröße ist auch erforderlich, um den Einsatz eines Wirbelrinnenkühlers als effektives Kühlaggregat realisieren zu können.

Zur effektiven Gestaltung des Kühlprozesses und unter Berücksichtigung des Aspektes, daß der den Drehrohrofen verlassende Klinker nur ¹/₁₀₀ der Druckfestigkeit des kalten Klinkers besitzt, ist es bereits bekannt, am Auslauf des Drehrohrofens eine Zerkleinerungsstufe anzuordnen.

Eine Lösung nach DD 1 37 578 sieht vor, unmittelbar am Auslauf des Drehrohrofens einen schnellaufenden Brecher, wie insbesondere einen Prall- oder Hammerbrecher, anzuordnen, der mit Kühlluft beaufschlagt den heißen Klinker bei gleichzeitiger Kühlung vorzerkleinert. Die Kühlung auf Endtemperatur übernehmen Kühler bekannter Bauart, wie Rost-, Drehrohr- oder Wirbelrinnenkühler.

Andere Lösungen beinhalten Vorrichtungen, die darauf basieren, daß im Auslaufbereich des Drehrohrofens durch die Drehbewegungen des Ofens bewegte Keramikkörper (DD-PS 1 45 628) oder ein an der Ofenauslaufkante befestigter Brechring mit feststehendem Gegenstück (DD-PS 2 00 738) die Vorzerkleinerung des Klinkers bewirken.

Weitere Lösungen sehen eine mehrstufige Zerkleinerung vor, z. B. in der Schaltung Prallbrecher-Walzenmühle (DD-PS 2 00 283) oder Prallbrecher-Strahlmühle (DD-PS 1 50 597), die darauf zielt, auf die Nachschaltung bekannter Kühler zu verzichten und bereits einen hohen Anteil an Fertiggut zu erzeugen.

Ein besonderes Problem stellt die hohe thermische Belastung der Zerkleinerer dar. Die notwendige Kühlung der rotierenden Teile der Brecher und der weiteren Elemente im Zerkleinerungsraum erfordern eine große Kühlluftmenge, die primär anfällt und die Gesamtkühlluftmenge erhöht. Der spezielle Kühlluftbedarf reduziert sich nicht auf das Maß, das den Verbrennungsluftbedarf des Ofens deckt. Es fällt vermehrt Abluft an.

Ein weiterer Nachteil entsteht aus der Beanspruchungsart. Die Prall- und Schlagbeanspruchung führt zu einem hohen Anteil an feinen Partikeln, die durch die Kühlluft in den Ofen getragen werden, die Ofenatmosphäre verdunkeln und einen verlustreichen Material- und Wärmekreislauf ergeben.

Zur Verminderung des hohen Anteils an feinstkörnigem Material ist es aus der DE 41 21 797 bekannt, den heißen Klinker durch einen Backenbrecher mit nachgeschalteter Brechwalze auf eine Korngröße von kleiner 10 mm zu zerkleinern.

Der Nachteil des Einsatzes eines Backenbrechers als erste Brechstufe besteht darin, daß die geringe Durchsatzleistung des Backenbrechers eine sehr große Breite des Brechers erfordert, um das anfallende Material durchsetzen zu können. Außerdem ist eine aufwendige Kühlung der einen intensiven Wärmekontakt ausgestezten Brechbacken notwendig.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Kühlung von heißem, körnigem Material zu entwickeln, bei der das aus dem Brennaggregat austretende großstückige Material so aufbereitet wird, daß daran anschließend eine effektive Kühlung bei Verbesserung des Kühlerwirkungsgrades erfolgen kann, und daß gleichzeitig der gerätetechnische Aufwand zur Zerkleinerung des Materials reduziert und die Störanfälligkeit verringert wird.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß das aus einem Brennaggregat austretende heiße, körnige Material in einem zweistufigen Walzenbrecher auf Korngrößen von gleich kleiner 15 mm, vorzugsweise auf Korngrößen von 7 mm, zerkleinert und danach in einem nachgeschalteten Wirbelringkühler gekühlt wird.

Dabei ist die Korngröße von vorzuzgsweise 7 mm notwendig, um einerseits eine große Materialoberfläche für die nachfolgende Kühlung zu erhalten, und andererseits die Aufrechterhaltung der Wirbelschicht bei geringen Kühlluftmengen zu gewährleisten.

Die Oberfläche der Brechwalzen der ersten Brechstufe des zweistufigen Walzenbrechers besteht aus hitzebeständigem Guß und die der zweiten Brechstufe aus Keramikmaterial, wobei die Brechwalzen der ersten Brechstufe zur Vermeidung von Überhitzungen durch Kühlluft angeblasen werdene. In der ersten Brechstufe erfolgt die Grobzerkleinerung des heißen Materials. Die Spaltweite zwischen den Brechwalzen der ersten Stufe des Walzenbrechers ist zwischen 0 bis 400 mm einstellbar, wobei die Spaltweite vorzugsweise auf 20 bis 40 mm eingestellt wird. Die Spaltweite zwischen den Brechwalzen der zweiten Stufe ist zwischen 0 bis 200 mm einstellbar und wird vorzugsweise auf 5 bis 15 mm eingestellt. Der Durchmesser der Brechwalzen der zweiten Brechstufe ist kleiner gegenüber dem Durchmesser der Brechwalzen der ersten Stufe.

Der Ausströmboden des dem zweistufigen Walzenbrechers nachgeschalteten Wirbelrinnenkühlers ist in Förderrichtung des Materials in mindestens zwei Kanäle unterteilt, die mit Belüftungsleitungen zur Zuführung der Kühlluft versehen sind. Dabei wird durch die Kühlluft die Wirbelschicht aufrechterhalten und gleichzeitig das Material gekühlt.

Die Belüftungsleitungen des Wirbelrinnenkühlers sind miteinander verbunden und mit Absperrorganen versehen, so daß nacheinander einzelne Kanäle mit nur einem Lüfter belüftet werden können. Dieses ist zur Regelung des Luftbedarfs im Teillastbereich des Ofens notwendig. Eine Wirbelrinne benötigt zur Aufrechterhaltung der Transportfähigkeit immer die gleiche Mindestluftmenge und ist somit nur schlecht regelbar, da die Luftmenge aus wärmetechnischen Gründen kaum über dieser Minimalmenge liegen darf. Der Luftbedarf des Ofens ist aber im Teillastbereich bzw. beim An- und Abfahren sehr unterschiedlich. Durch die Längsteilung des Anströmbodens wird erreicht, daß die Transportfähigkeit der Rinne auch bei einer Reduzierung der Kühlluftmenge aufrechterhalten bleibt, indem nur einzelne Kanäle belüftet werden.

Es ist auch möglich, anstelle eines Wirbelrinnenkühlers einen Schubrostkühler einzusetzen. Eine Längsaufteilung des Kühlers in Rinnen erfolgt dabei nicht.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung bestehen darin, daß durch den Einsatz eines zweistufigen Walzenbrechers in Verbindung mit einem Wirbelrinnenkühler eine Verbesserung des Kühlerwirkungsgrades bei gleichzeitiger Verringerung des Aufwandes und der Störanfälligkeit der Zerkleinerungsvorrichtung erfolgt. Durch die Vorzerkleinerung des heißen Materials mit nur geringen Beanspruchungsgeschwindigkeiten fallen beim Zerkleinerungsvorgang kaum Feinanteile an, so daß der Ofen nicht mit zusätzlichen Staubkreisläufen belastet wird.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß auch bei einer notwendigen Reduzierung der Kühlluftmenge, wie beim Teillastbetrieb des Ofens, die Transportfähigkeit der Wirbelrinne aufrechterhalten bleibt, in dem nur einzelne Kanäle belüftet werden.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen

Fig. 1 eine Prinzipskizze der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 den Schnitt A-A gemäß Fig. 1.

Das Ausführungsbeispiel bezieht sich auf die Kühlung von aus einem Drehrohrofen 1 austretenden heißen Zementklinker. Die erfindungsgemäße Lösung kann aber auch zur Kühlung von anderen heißen, körnigen Materialien wie beispielsweise Kalk, Dolomit und dergleichen verwendet werden.

Unmittelbar nach dem Drehrohrofenauslauf ist ein zweistufiger Walzenbrecher 2 angeordnet, in dem der heiße Klinker mit einer Korngröße von über 400 mm auf eine Korngröße von vorzugsweise 7 mm zerkleinert wird. Dabei wird die Spaltweite zwischen der Brechwalze 3 der ersten Brechstufe auf 30 mm und die zwischen den Brechwalzen 4 der zweiten Brechstufe auf 10 mm eingestellt. Bei gleicher Umfangsgeschwindigkeit der Brechwalzen 3 und 4 ist der Durchmesser der Brechwalzen 3 größer als der der Brechwalzen 4.

Durch die zweistufige Zerkleinerung bei geringer Beanspruchungsgeschwindigkeit von unter 2 m/s wird nur ein geringer Feinmaterialanteil erzeugt, so daß der Drehrohrofen 1 nicht durch zusätzliche Staubkreisläufe belastet wird.

Die Oberfäche der mit Nocken versehenen Brechwalzen 3, die der höchsten Temperatur ausgesetzt sind, besteht aus hitzebeständigem Gußmaterial. Damit die Oberflächentemperatur der Brechwalzen 3 nicht 1100°C überschreitet, werden die Brechwalzen 3 durch Kühlluft angeblasen, die über Kühlluftleitungen 12 der ersten Brechstufe des zweistufigen Walzenbrechers 2 zugeführt wird.

Die Oberfläche der Brechwalzen 4 der zweiten Brechstufe besteht aus Keramikmaterial. Durch die hohl ausgebildeten Wellen der Brechwalzen 3 und 4 strömt zu deren Kühlung Kühlluft.

Das zerkleinerte Material gelangt danach in einen Wirbelrinnenkühler 5 dessen Anströmboden in Förderrichtung des Materials in drei Kanäle 8 unterteilt ist. Durch die Aufgabe des Wirbelrinnenkühlers 5 mit Material mit einer Korngröße von vorzugsweise 7 mm kann die Wirbelschicht auch bei Anströmgeschwindigkeiten der Kühlluft von unter 1,5 m/s aufrechterhalten werden. Das hat einerseits zur Folge, daß der Feinmaterialanteil nicht durch die Kühlluft mit in den Ofen eingetragen werden kann, und daß andererseits der für die Verbrennung im Ofen benötigte Luftbedarf bei einer spezifischen Kühlluftbelastung von unter 2,0 m³/kg K 1 h nicht überschritten wird.

Die in Förderrichtung des Materials geteilten Kanäle 8 des Wirbelrinnenkühlers 5 werden durch an sich bekannte Wehre in mehrere Abschnitte unterteilt. Die Kühlluft, die zur Aufrechterhaltung der Wirbelschicht und zur gleichzeitigen Materialkühlung dient, wird den einzelnen Abschnitten des Wirbelrinnenkühlers 5 unterhalb des Wirbelbodens über die Belüftungsleitungen 9 mittels Lüfters 11 zugeführt. Die Belüftungsleitungen 9 sind zur Regelung der zugeführten Luftmengen mit Absperrorganen 10 versehen.

Zur Vermeidung von Verstopfungen der Kühlluftaustrittsöffnungen des Wirbelrinnenkühlers 5 mit Material sind die Kühlluftaustrittsöffnungen mit an sich bekannten Abdeckhauben versehen.

Bei den in drei Kanälen 8 unterteilten Wirbelrinnenkühler 5 ist die Belüftungsleitung 9 von einem äußeren Kanal 8 mit der Belüftungsleitung 9 des inneren Kanals 8 verbunden, so daß mittels der Absperrorgane 10 nacheinander einzelne Kanäle 8 des Wirbelrinnenkühlers 5 mit nur einem Lüfter belüftet werden können. Damit wird erreicht, daß die über die Kühlerabluftleitung 7 zugeführte Luftmenge zur Verbrennung des über den Brenner 6 dem Drehrohrofen 1 zugeführten Brennstoffen entsprechend den An- und Abfahrbedingungen regelbar eingestellt werden kann, ohne das dabei die Stabilität der Wirbelschicht beeinträchtigt wird.

Bezugszeichenliste

 1 Drehrohrofen
 2 zweistufiger Walzenbrecher
 3 Brechwalzen
 4 Brechwalzen
 5 Wirbelrinnenkühler
 6 Brenner
 7 Kühlerabluftleitung
 8 Kanal
 9 Belüftungsleitung
10 Absperrorgan
11 Lüfter
12 Kühlluftleitung

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Kühlung von heißem, körnigem Material, vorzugsweise Zementklinker, dem unmittelbar nach dem Brennaggregat ein Zerkleinerer nachgeschaltet ist, gekennzeichnet dadurch, daß der Zerkleinerer ein zweistufiger Walzenbrecher (2) ist, dem ein Wirbelrinnenkühler (5) nachgeschaltet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Anströmboden des Wirbelrinnenkühlers (5) in Förderrichtung des Materials aus mindestens zwei geteilten Kanälen (8) besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Oberfläche der Brechwalzen (3) der ersten Brechstufe des Walzenbrechers (2) aus hitzebeständigem Guß und die der Brechwalzen (4) der zweiten Brechstufe aus Keramikmaterial bestehen, wobei der Druchmesser der Brechwalzen (3) größer gegenüber dem Durchmesser der Brechwalzen (4) ist, und daß die Brechwalzenoberfläche der Brechwalzen (3) mit Nocken versehen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Spaltweite zwischen den Brechwalzen (3) der ersten Stufe des Walzenbrechers (2) zwischen 0 bis 400 mm und die zwischen den Brechwalzen (4) zwischen 0 bis 200 mm einstellbar sind, wobei die Spaltweite der ersten Stufe vorzugsweise 20 bis 40 mm und die der zweiten Stufe 5 bis 15 mm beträgt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß in das Brechergehäuse des zweistufigen Walzenbrechers (2) Kühlluftleitungen (12) so einmünden, daß die zugeführte Kühlluft auf die Oberfläche der Brechwalzen (3) auftrifft.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Belüftungsleitungen (9) für die Kanäle (8) des Wirbelrinnenkühlers (5) miteinander verbunden und mit Absperrorganen (10) versehen sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Kühlluftaustrittsöffnungen des Wirbelrinnenkühlers (5) mit an sich bekannten Abdeckhauben versehen sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß anstelle des Wirbelstromkühlers (5) ein Schubrostkühler verwendet wird.